天空光环境模拟系统技术方案

本发明专利技术涉及一种天空光环境模拟系统，该天空光环境模拟系统包括：基础结构，基础结构可以为天空光环境模拟系统提供封闭的物理结构；光学系统，光学系统可以设置在基础结构上，并且提供天空光模拟；机械系统，机械系统可以附连到基础结构，并且支承光学系统的至少一部分并使光学系统的至少一部分移动；控制系统，控制系统可以控制天空光环境模拟系统的各部分的状态，以模拟不同的天空光环境；以及电气系统，电气系统可以为天空光环境模拟系统的各系统提供电力接口和信号输入输出接口。该系统实现了大尺度全封闭空间的光环境模拟，能够充分满足各类型飞机模拟舱段等大体积实验对象的光学实验需求。光学实验需求。光学实验需求。

【技术实现步骤摘要】
天空光环境模拟系统


[0001]本专利技术涉及一种天空光环境模拟系统，用于在地面上人工模拟飞行器在飞行中遇到的日、夜全天候的天空光环境，为飞行器的驾驶舱的光学集成设计、视觉工效设计、验证试验、人因工程研究等提供多功能、可复现的光学验证条件。

技术介绍

[0002]在飞行员驾驶诸如民用飞机之类的飞行器的飞行过程中，会遇到诸如强日光直射、夕阳、阴天、夜间飞行等复杂多变的天空光环境，不同的天空光环境对于飞行员的工作效率、对于仪器仪表的可视性、可读性均会产生影响。
[0003]在现有技术中，通常采用反射式透光或不连续灯阵来实现天空光环境模拟，另外，现有技术对天空光模拟算法和测控技术研究稍多，然而对于实现综合性天空光环境模拟系统的技术研究较少。
[0004]天空光环境模拟系统在世界航空器发展领域来看，属于高度综合性的集成技术，在世界范围内少有案例。天空光环境模拟系统/装置要求能够给予被试飞行员近于真实的光环境视觉效果，因此光环境模拟的逼真度即为首要技术要求。
[0005]因此，本专利技术需要解决的技术问题可以包括但不限于：提供一种天空光环境模拟系统，该天空光环境模拟系统能够实现在地面模拟天空光环境的典型特征及其变化特性，使得能够实现在地面复现天空光环境，从而用于在地面开展驾驶舱光学集成设计、视觉工效分析等研究，进而将相应研究结果反馈于驾驶舱集成光学设计和仪器仪表设计。
[0006]另外，为了实现光环境模拟的近似还原，要求天空光环境模拟系统能够达到高亮度以匹配真实的天空及太阳的高亮度、要求天空光环境模拟系统能够达到色温连续变化以匹配真实的天空色温连续变化、要求天空光环境模拟系统能够及时响应场景变化以模拟飞行器姿态变化带来的光环境变化、并且要求能够支承多系统实时协同运行。

技术实现思路

[0007]因此，本专利技术的目的是通过设计一种天空光环境模拟系统，实现在地面快速、准确地进行天空光环境模拟，确保系统可用于试验研究及相关天空光环境模拟应用。
[0008]根据本专利技术的一个方面，提供了一种天空光环境模拟系统，该天空光环境模拟系统可以包括：
[0009]基础结构，基础结构可以为天空光环境模拟系统提供封闭的物理结构；
[0010]光学系统，光学系统可以设置在基础结构上，并且提供天空光模拟；
[0011]机械系统，机械系统可以附连到基础结构，并且支承光学系统的至少一部分并使光学系统的至少一部分移动；
[0012]控制系统，控制系统可以控制天空光环境模拟系统的各部分的状态，以模拟不同的天空光环境；以及
[0013]电气系统，电气系统可以为天空光环境模拟系统的各系统提供电力接口和信号输
入输出接口。
[0014]本专利技术在天空光环境模拟系统中集成了基础结构、光学系统、机械系统、控制系统、电气系统等复杂系统，实现了大尺度全封闭空间的光环境模拟，能够充分满足机头样机或各类型飞机模拟舱段等大体积实验对象的光学实验需求。能够实现在地面快速、准确地进行天空光环境模拟，确保系统可用于试验研究及相关天空光环境模拟应用。
[0015]根据本专利技术的上述方面，较佳地，基础结构可以封围用于容纳被试对象的中空空间，并且包括主体支承结构、结构化地坪和门区结构，其中，门区结构能够打开和闭合，以用于被试对象进出天空光环境模拟系统。
[0016]这样，基础结构能够为天空光环境模拟系统的各个子系统提供可靠的承载和容纳功能，并且能够允许进行模块化设计和组装，降低了可能出现的各个子系统的物理干涉等问题。
[0017]根据本专利技术的上述方面，较佳地，主体支承结构可以具有拼接式的网状结构，包括半球形的上部部分和具有直壁段的下部部分，并且包括支承柱和设置在支承柱之间的短横梁，其中，主体支承结构外侧覆盖有蒙皮。
[0018]这样，能够快速且可靠地完成基础结构的组装，并且主体支承结构的网格划分可以与光学系统中的天空光模拟灯板系统及漫反射板相匹配，能够进一步解决多系统集成控制、协同运行等技术问题，确保不出现系统间物理干涉及控制逻辑冲突。
[0019]根据本专利技术的上述方面，较佳地，门区结构可以独立于主体支承结构，并且与主体支承结构接合，以共同构成天空光环境模拟系统的封闭外层结构。
[0020]根据本专利技术的上述方面，较佳地，光学系统可以包括：
[0021]天空光模拟灯板系统，天空光模拟灯板系统用于模拟天空光亮度及色温分布；以及
[0022]辅助光学表面，辅助光学表面包括漫反射表面，并且设置在光学系统的主动发光的部分之外。
[0023]通过天空光模拟灯板系统和辅助光学表面配合，基本上能够解决天空光环境模拟中光学近似性的问题，使得天空光环境模拟系统能够模拟大部分可能出现的天空光环境。
[0024]根据本专利技术的上述方面，较佳地，辅助光学表面可以包括：
[0025]漫反射板，漫反射板安装在主体支承结构内部的除天空光模拟灯板系统外的区域；
[0026]漫反射帷幕，漫反射帷幕安装于门区结构内侧，以及
[0027]漫反射地面，漫反射地面包括设置在结构化地坪上的漫反射光学面。
[0028]通过这些漫反射光学部件，能够形成大尺度的、全封闭空间的光环境，其中，与天空光模拟灯板系统相配合能够实现在地面模拟天空光环境的典型特征及其变化特性，从而满足民航驾驶员在夜间飞行、黄昏时段飞行、昼夜光环境转换等光照条件下的验证试验。
[0029]根据本专利技术的上述方面，较佳地，光学系统还可以包括：日月模拟系统，日月模拟系统用于提供日光模拟、低照度日光模拟、月光模拟以及月相模拟中的至少一种。
[0030]这样，根据本专利技术的天空光环境模拟系统能够更好地解决天空光环境模拟中光学近似性问题，包括：太阳光的超高亮度模拟、天空光亮度分布模拟、天空光色温变化模拟等。使得在地面模拟的天空光环境能够更真实地逼近实际的天空光环境。
[0031]根据本专利技术的上述方面，较佳地，日月模拟系统可以包括：
[0032]太阳模拟器，太阳模拟器用于提供日光模拟；
[0033]低照度太阳模拟器，低照度太阳模拟器用于提供朝阳、夕阳的低照度日光模拟；以及
[0034]月亮模拟器，月亮模拟器用于提供月光及月相模拟。
[0035]这样，在根据本专利技术的天空光环境模拟系统中，多类型、多参数范围光源选配组合使用，从而能够实现丰富的天空光环境模拟类型，尤其是能够进行超高亮度光环境模拟。另外，使得本专利技术的天空光环境模拟系统还能够用于模拟月亮视觉效果、月相、低照度太阳视觉效果等，从而能够在更逼真的环境中进行天空光环境模拟试验。
[0036]根据本专利技术的上述方面，较佳地，机械系统可以包括：
[0037]日月模拟系统运动结构，日月模拟系统运动结构承载日月模拟系统并改变日月模拟系统在天空光环境模拟系统内的位置和取向，以及
[0038]被试对象升降转台，被试对象升降转台用于改变被试对象在天空光环境模拟系统内的位置和取向。
[0039]日本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种天空光环境模拟系统(100)，所述天空光环境模拟系统包括：基础结构(10)，所述基础结构为所述天空光环境模拟系统(100)提供封闭的物理结构；光学系统(20)，所述光学系统设置在所述基础结构(10)上，并且提供天空光模拟；机械系统(30)，所述机械系统附连到所述基础结构(10)，并且支承所述光学系统(20)的至少一部分并使所述光学系统(20)的至少一部分移动；控制系统(40)，所述控制系统控制所述天空光环境模拟系统(100)的各部分的状态，以模拟不同的天空光环境；以及电气系统(50)，所述电气系统为所述天空光环境模拟系统(100)的各系统提供电力接口和信号输入输出接口。2.根据权利要求1所述的天空光环境模拟系统(100)，其特征在于，所述基础结构(10)封围用于容纳被试对象的中空空间，并且包括主体支承结构(11)、结构化地坪(12)和门区结构(13)，其中，所述门区结构(13)能够打开和闭合，以用于所述被试对象进出所述天空光环境模拟系统(100)。3.根据权利要求2所述的天空光环境模拟系统(100)，其特征在于，所述主体支承结构(11)具有拼接式的网状结构，包括半球形的上部部分(11A)和具有直壁段的下部部分(11B)，并且包括支承柱(11C)和设置在所述支承柱之间的短横梁(11D)，其中，所述主体支承结构(11)外侧覆盖有蒙皮。4.根据权利要求2所述的天空光环境模拟系统(100)，其特征在于，所述门区结构(13)独立于所述主体支承结构(11)，并且与所述主体支承结构(11)接合，以共同构成所述天空光环境模拟系统(100)的封闭外层结构。5.根据权利要求2所述的天空光环境模拟系统(100)，其特征在于，所述光学系统(20)包括：天空光模拟灯板系统(21)，所述天空光模拟灯板系统用于模拟天空光亮度及色温分布；以及辅助光学表面(22)，所述辅助光学表面包括漫反射表面，并且设置在所述光学系统(20)的主动发光的部分之外。6.根据权利要求5所述的天空光环境模拟系统(100)，其特征在于，所述辅助光学表面(22)包括：漫反射板(221)，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭玮宏，李涛，原晓峰，吴春泽，严冬，
申请(专利权)人：中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院，
类型：发明
国别省市：